CN105488298B - 一种变速器差速器冲击强度及疲劳分析方法 - Google Patents

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Abstract

一种变速器差速器冲击强度及疲劳分析方法，包括三部分，分别为锥轴承随温度的预紧力方法，差速器周向二十等分及冲击强度分析方法以及疲劳寿命分析方法。由于要通过模拟方法来获得实际旋转一周差速器壳体的瞬态应力是很难做到的，本发明通过对主减大齿轮啮合位置绕周向等分二十份的方法，以此准静态的分析结果组合而成为差速器壳体旋转一周的瞬态应力历程，来模拟实际旋转一周差速器壳体的瞬态应力，并结合整车载荷谱各扭矩水平及相应旋转圈数，根据载荷与应力分析的载荷比值对应力分析的结果进行线性缩放，最后对各扭矩水平的疲劳损失进行叠加，计算差速器壳体工作过程即该载荷谱下的疲劳耐久寿命。可有效避免差速器壳体过设计或者寿命满足不了实际工况的缺点。

Description

一种变速器差速器冲击强度及疲劳分析方法
技术领域
本发明涉及一种变速器差速器冲击强度及疲劳分析方法。
背景技术
在传统差速器设计及强度校核时，很难找到一种有效的冲击强度和整车载荷谱下的疲劳分析方法，因而可能出现差速器壳体过设计或者寿命满足不了实际工况下工作要求。急需设计一种可以覆盖差速器实际工作状态并基于整车载荷谱的疲劳分析方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变速器差速器冲击强度及疲劳分析新方法，克服传统差速器设计出现差速器壳体过设计或者寿命满足不了实际工况的缺点。
一种变速器差速器冲击强度及疲劳分析方法，其特征在于：包括三部分，分别为锥轴承随温度的预紧力方法，差速器周向二十等分及冲击强度分析方法以及疲劳寿命分析方法，将锥轴承、差速器壳体及变速器壳体相关零件建立有限元模型，并对其装配关系设置“接触”，以确保力及位移的传递，初始预设常温时的过盈量，得出常温下的锥轴承与壳体端面接触的轴向预紧力，保持过盈量不变，设置不同的温度，得出不同温度下的预紧力，根据差速器的工作温度，获得该温度下的轴向预紧力，将主减大齿轮啮合位置绕周向等分二十份，并对二十份中每一啮合位置进行静强度分析，同时考虑锥轴承随温度不同而变化的轴向预紧力，得出二十个不同啮合位置下差速器壳体应力结果，以整车冲击扭矩为输入载荷，从而得出全方位校核差速器壳体冲击强度的方法；以准静态的分析结果组合而成为差速器壳体旋转一周的瞬态应力历程，并结合各扭矩水平及相应旋转圈数，根据载荷与应力分析的载荷比值对应力分析的结果进行线性缩放，最后对各扭矩水平的疲劳损失进行叠加，计算差速器壳体工作过程即该载荷谱下的疲劳耐久寿命。
本发明的优点是：由于要通过模拟方法来获得实际旋转一周差速器壳体的瞬态应力是很难做到的，本发明方法通过对主减大齿轮啮合位置绕周向等分二十份的方法，以此准静态的分析结果组合而成为差速器壳体旋转一周的瞬态应力历程，来模拟实际旋转一周差速器壳体的瞬态应力。并结合整车载荷谱各扭矩水平及相应旋转圈数，根据载荷与应力分析的载荷比值对应力分析的结果进行线性缩放，最后对各扭矩水平的疲劳损失进行叠加，计算差速器壳体工作过程即该载荷谱下的疲劳耐久寿命。
由于变速器壳体、差速器壳体、轴承的材料不同，有不同的热膨胀系数，锥轴承的预计力随温度升高是变化的，而轴承的预紧力对差速器壳体的应力也起到一定作用，本方法同时考虑了此因素对差速器壳体应力的贡献。
附图说明
图1是本发明的分析方法流程图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步说明：
一种变速器差速器冲击强度及疲劳分析方法，具体实施方式分三部分，分别为锥轴承随温度的预紧力方法，差速器周向二十等分及冲击强度分析方法以及疲劳寿命分析方法：
第一部分，锥轴承随温度的预紧力方法。由于差速器壳体及锥轴承、变速器壳体的材料不一致，其热膨胀系数不同，导致锥轴承的预紧力随温度变化而变化。本发明将锥轴承、差速器壳体及变速器壳体相关零件建立有限元模型，并对其装配关系设置“接触”，以确保力及位移的传递。初始预设常温时的过盈量，得出常温下的锥轴承与壳体端面接触的轴向预紧力；保持过盈量不变，设置不同的温度，得出不同温度下的预紧力。根据差速器的工作温度，获得该温度下的轴向预紧力。此温度-预紧力关系曲线可以用于后续的差速器强度分析中。
第二部分，差速器周向二十等分及冲击强度分析方法。如附图1所示，将主减大齿轮啮合位置绕周向等分二十份，并对二十份中每一啮合位置实行静强度分析。同时考虑锥轴承随温度不同而变化的轴向预紧力，得出二十个不同啮合位置下差速器壳体应力结果。以整车冲击扭矩为输入载荷，得出全方位校核差速器壳体冲击强度的方法。
第三部分，疲劳寿命分析方法。以准静态的分析结果组合成为差速器壳体旋转一周的瞬态应力历程，并结合各扭矩水平及相应旋转圈数，根据载荷与应力分析的载荷比值对应力分析的结果进行线性缩放，同时根据差速器壳体材料获取该材料的S-N曲线，最后对各扭矩水平的疲劳损失进行叠加。此方法可计算差速器壳体工作过程即该载荷谱下的疲劳寿命情况。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，则应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (1)

1.一种变速器差速器冲击强度及疲劳分析方法，其特征在于：包括三部分，分别为锥轴承随温度的预紧力方法，差速器周向二十等分及冲击强度分析方法以及疲劳寿命分析方法，将锥轴承、差速器壳体及变速器壳体相关零件建立有限元模型，并对其装配关系设置“接触”，以确保力及位移的传递，初始预设常温时的过盈量，得出常温下的锥轴承与壳体端面接触的轴向预紧力，保持过盈量不变，设置不同的温度，得出不同温度下的预紧力，根据差速器的工作温度，获得该温度下的轴向预紧力，将主减大齿轮啮合位置绕周向等分二十份，并对二十份中每一啮合位置进行静强度分析，同时考虑锥轴承随温度不同而变化的轴向预紧力，得出二十个不同啮合位置下差速器壳体应力结果，以整车冲击扭矩为输入载荷，从而得出全方位校核差速器壳体冲击强度的方法；以准静态的分析结果组合而成为差速器壳体旋转一周的瞬态应力历程，并结合各扭矩水平及相应旋转圈数，根据载荷与应力分析的载荷比值对应力分析的结果进行线性缩放，最后对各扭矩水平的疲劳损失进行叠加，计算差速器壳体工作过程即该载荷谱下的疲劳耐久寿命。
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